Rolamentos Híbridos Cerâmicos: Avançando nas Viagens Aéreas

Com mais de um século de inovação no setor aeroespacial , a Timken possibilitou muitas inovações na aviação – desde a invenção de helicópteros até os primeiros pousos na Lua e em Marte. Hoje, os engenheiros da Timken aplicam seu conhecimento especializado em gerenciamento de atrito, transmissão de potência e metalurgia para maximizar a confiabilidade em aplicações como combate a incêndios aéreos e motores de aeronaves civis.

Agora, os projetistas de aeronaves estão ultrapassando os limites do que é possível para otimizar o desempenho e alcançar a eficiência do próximo nível. Os recursos da Timken em engenharia e fabricação de rolamentos de rolos cônicos e cilíndricos híbridos otimizarão o desempenho de aeronaves e helicópteros para uma nova era de voo.

“Por mais de 120 anos, coletamos conhecimento sobre atrito, desgaste, lubrificação e projeto de rolamentos no contexto do material de aço. Isso se traduz bem na compreensão das propriedades do nitreto de silício – e como podemos projetar e fabricar com sucesso com ambos.”

John Lowry
Engenheiro Aeroespacial Chefe

Rolamentos aeroespaciais híbridos: crucial para aumentar a eficiência
Impulsionados pelo desejo de economizar energia, custos e meio ambiente, os clientes aeroespaciais desejam extrair toda a eficiência possível de cada sistema e componente de aeronave. Os rolamentos aeroespaciais Timken feitos de aço já são muito eficientes. Para obter ganhos de eficiência futuros, os engenheiros estão expandindo a gama de tipos de rolamentos híbridos disponíveis para atender o mercado.

Os rolamentos ‘híbridos’ são assim chamados porque combinam anéis de aço e corpos rolantes cerâmicos, enquanto os rolamentos mais convencionais usam aço para ambos. O nitreto de silício dos rolos cerâmicos é “grau de rolamento” – a mais alta qualidade disponível.

“O nitreto de silício é quase duas vezes mais duro que o aço para rolamentos e possui propriedades adicionais que o tornam mais leve, mais forte e mais capaz de funcionar em velocidades mais altas”, diz John Lowry, engenheiro-chefe aeroespacial. “É uma cerâmica que resiste a condições realmente agressivas e tem bom desempenho em rolamentos de contato.”

A experimentação com elementos rolantes cerâmicos para rolamentos aeroespaciais remonta a várias décadas, com motores de ônibus espaciais da NASA usando-os no início dos anos 90. À medida que a corrida para desenvolver soluções otimizadas acelera, uma gama mais ampla de tipos de rolamentos híbridos está surgindo para aumentar a eficiência em motores de aeronaves, geradores e motores de partida e caixas de engrenagens de helicópteros.

Os engenheiros da Timken trabalharam recentemente em estreita colaboração com fabricantes de aeronaves de defesa para desenvolver rolamentos de rolos híbridos para diversas aplicações, incluindo o desenvolvimento de um motor de turbina de aeronave projetado para ser significativamente mais potente e eficiente do que os turbofans de baixo desvio existentes.

Os especialistas em tribologia da Timken desempenharam um papel importante em P&D, testando a resistência de rolos cerâmicos em uma variedade de tipos de aço normalmente usados para fazer componentes de rolamentos adjacentes a rolos. A forma como os materiais interagem impacta diretamente no desempenho.

A diferença da Timken: processos de fabricação próprios
“Por mais de 120 anos, coletamos conhecimento sobre atrito, desgaste, lubrificação e projeto de rolamentos no contexto do material de aço”, observa Lowry. “Isso se traduz bem em entender as propriedades do nitreto de silício – e como podemos projetar e fabricar com sucesso com ambos.”

Melissa Kerney, gerente do programa aeroespacial, diz que o nitreto de silício usado é o mais alto grau disponível e processado com padrões muito altos.

“A diferenciação para obter um produto de nível aeroespacial ocorre em duas etapas, ambas na fabricação”, diz ela.

Primeiro, um rolo ‘em branco’ de forma quase líquida é formado usando o pó de nitreto de silício. A fórmula em pó determina como o material resistirá a ser formado em ‘espaços em branco’ que se tornarão rolos cerâmicos.

Em segundo lugar, a Timken finaliza esses blanks internamente de acordo com os requisitos precisos usando processos proprietários de retificação e superacabamento.

“É muito desafiador”, diz Kerney. “O nitreto de silício é muito mais forte que o aço e requer uma abordagem completamente diferente para acabamento, medição e inspeção. Pegamos o que sabemos sobre ciência de materiais e combinamos com nossa experiência em fabricação e ferramentas. O resultado são rolamentos extremamente duráveis e confiáveis que atendem aos requisitos de inspeção da indústria.”

Com engenharia e fabricação de rolamentos de rolos híbridos totalmente desenvolvidos, a Timken investiu em recursos de fabricação para produzir uma das linhas mais completas do setor de rolamentos cônicos e cilíndricos com rolos de nitreto de silício. A Timken pretende iniciar a produção total para dar suporte aos clientes aeroespaciais até 2023.

Por que aeroespacial e por que agora? Kerney diz: “é a aplicação mais difícil que precisa de soluções híbridas e onde o híbrido oferece a maior proposta de valor”.

Os engenheiros da Timken estão usando cerâmica para melhorar o desempenho de rolamentos em muitos setores essenciais. Saiba como um revestimento especial resistente ao desgaste com minúsculas partículas de cerâmica melhora a eficiência em turbinas eólicas e equipamentos agrícolas.

Last Updated: 2023/06/21

Published: 2022/05/11